電纜路徑的探測(cè)與電纜的鑒別（一）

在對(duì)電纜故障進(jìn)行測(cè)距之后，要根據(jù)電纜的路徑走向，找出故障點(diǎn)的大體方位來(lái)。由于有些電纜是直埋式或埋設(shè)在溝道里，而圖紙資料又不齊全，不能明確判斷電纜路徑，這就需要專用儀器測(cè)量電纜路徑。在地下管道中，往往是多條電纜并行排列，還需要從多條電纜中找出故障電纜。下面我們首先對(duì)地下電纜的磁場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，然后分別介紹探測(cè)電纜路徑以及識(shí)別電纜的方法。

一、地下電纜磁場(chǎng)分析

目前，現(xiàn)場(chǎng)上主要是檢測(cè)地下電纜上方地面上的磁場(chǎng)來(lái)探測(cè)電纜路徑；對(duì)一些短路或電阻很低的電纜故障點(diǎn)來(lái)說，由于很難檢測(cè)到故障點(diǎn)放電的聲音，也主要是通過檢測(cè)地面上磁場(chǎng)的變化來(lái)確定故障點(diǎn)位置。為了便于讀者理解利用磁場(chǎng)進(jìn)行電纜路徑探測(cè)及故障定點(diǎn)的原理，本章簡(jiǎn)單地分析地下電纜地面上磁場(chǎng)的產(chǎn)生及分布規(guī)律。

1.相地連接時(shí)電纜的磁場(chǎng)

相地連接是指將信號(hào)源接到待測(cè)電纜的一相導(dǎo)體與電纜的金屬護(hù)套外皮（簡(jiǎn)稱外皮）之間，經(jīng)電纜末端的短路環(huán)或故障點(diǎn)形成回路，如圖6.1所示。

在相地連接時(shí)主要存在著兩個(gè)電流回路，一個(gè)是導(dǎo)體與外皮形成的回路，再就是外皮與大地構(gòu)成的回路，其等效電路如圖6.2所示，兩個(gè)回路之間有互感（M）產(chǎn)生的磁耦合以及互阻抗（外皮阻抗）造成的電耦合。電源施加在導(dǎo)體與外皮之間的回路里，產(chǎn)生電流I；由于有電磁耦合，在外皮與地之間的回路產(chǎn)生電流I’，這樣導(dǎo)體、外皮與大地中的電流分別是I、（I-I’）及I’。電流I’的大小與信號(hào)的頻率、電纜的材料及周圍介質(zhì)等因素有關(guān)，它是隨著頻率的增加而減少的；對(duì)一般的電力電纜來(lái)說，在數(shù)千赫茲的頻率范圍內(nèi)，電流I’在10%I的數(shù)量級(jí)上變化。

圖6.1  相地連接接線示意圖

圖6.2  相地連接等效電路

電纜周圍的磁場(chǎng)可以看成是由在導(dǎo)體與外皮之間流動(dòng)的電流I產(chǎn)生的磁場(chǎng)以及金屬外皮與大地之間的電流I’產(chǎn)生的磁場(chǎng)迭加形成的。電纜的導(dǎo)體是包在環(huán)形金屬外皮里邊的，回路電流I在電纜上方地面上產(chǎn)生的磁場(chǎng)很小，地面上的磁場(chǎng)主要是在金屬外皮與大地之間的回路電流I’產(chǎn)生的。

（a）

(b)

(a)等效電路 （b）磁場(chǎng)分布

圖6.3  大地電流等效電路及其磁場(chǎng)分布

大地中返回電流的分布是比較復(fù)雜的，理論分析表明，在研究磁場(chǎng)的分布時(shí)，可用在電纜下距離為h’的一載流導(dǎo)體來(lái)近似等效大地返回電流，h’的大小取決于信號(hào)的頻率、電纜的埋設(shè)深度及周圍大地的電阻率等因素。大地和地面上的空氣導(dǎo)磁率均接近真空中的導(dǎo)磁率，電纜周圍的磁場(chǎng)可以近似看成電流為I’的距離為h’的上下平行的載流導(dǎo)體產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，其磁力線在與電纜垂直的橫斷面上從電纜的一側(cè)上來(lái)越過電纜進(jìn)入另一側(cè)，如果電纜是與地面平行敷設(shè)的，在電纜的正上方磁力線與地面是平行的，磁場(chǎng)強(qiáng)度在電纜的正上方也達(dá)到最大值，如圖6.3所示。   

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